BAB II

LANDASAN TEORI

2.1. Pengertian Umum Mesin CNC

Sejak dibuatnya dari mesin NC (Numerical Control) di laboratorium

mekanisme servo MIT (Massachusetts Institute of Technology) pada tahun 1952,

perkembangan teknologi NC menjadi semakin pesat dengan berhasilnya

pengguanaan komputer mikro sebagai pengendali utama, yang selanjutnya dikenal

dengan CNC (Computer Numerical Control). Dengan mulai digunakan CIM

(Computer Integrated Manufacturing) di beberapa negara industri, telah

membawa pengaruh terhadap perkembangan teknologi CNC, karena mesin

perkakas CNC merupakan salah satu bagian utama dari sistem CIM.

Pengendalian suatu mesin perkakas dengan menggunakan program yang

telah dipersiapkan terlebih dahulu dikenal dengan nama kontrol numerik yang

disingkat dengan istilah NC (Numerical Control). Menurut EIA (Electronic

Industries Association), NC didefinisikan Suatu sistem yang aksi kerjanya di

kontrol dengan menyisipkan secara langsung data numerik pada beberapa titik.

Dalam suatu sistem NC data numerik yang dimaksud diatas merupakan kode-kode

dari bilangan, huruf dan simbol. Untuk membuat bentuk tertentu dari benda kerja

pada mesin perkakas NC, diperlukan adanya data numerik yang disusun dari

bilangan, huruf dan simbol yang selanjutnya dinamakan sebagai program part.

Pada umumnya program part disimpan dalam media berbentuk pita berlubang

(punch tape), dimana setiap kombinasi dari posisi lubang pada suatu baris

menyatakan suatu kode yang tertentu dari bilangan atau huruf atau simbol.

Dengan demikian, dapat dikatakan bahwa program part adalah suatu himpunan

5

6

petunjuk yang dinyatakan secara terperinci langkah yang memberi tahu mesin

perkakas mengenai apa yang harus dilakukannya.

2.2. Bagian-bagian Utama Mesin CNC

Mesin perkakas CNC memiliki 3 komponen utama yaitu:

A. Program Part

Program part merupakan masukan dari unit pengendali mesin yang

selanjutnya memberikan perintah ke mesin perkakas untuk melakukan aksi kerja

sesuai dengan program part yang telah dibuat. Pembuatan program part

merupakan hal yang sangat penting dalam memproduksi suatu benda kerja dengan

mesin perkakas CNC. Kualitas benda kerja yang dapat dihasilkan oleh suatu

mesin perkakas CNC sangatlah ditentukan oleh program part, sebab program

part terdiri dari informasi sebagai berikut:

1) Lintasan relatif antara pahat potong dengan benda kerja

2) Kecepatan gerak makan yang harus diberikan oleh mesin perkakas

3) Kecepatan potong yang harus diberikan oleh mesin perkakas

4) Fungsi-fungsi pembantu, seperti: spindle berputar searah atau kebalikan dari

putaran jarum jam, spindle berputar/berhenti.

B. Unit Pengontrol Mesin

Secara umum, unit pengontrol mesin dapat dikatakan mempunyai 2

bagian utama, yaitu :

a) Unit pemroses data (Data Processing Unit).

Unit pemroses data merupakan bagian dari unit pengontrol mesin yang

mengolah informasi dalam bentuk kode-kode tertentu yang diterima dari paper

7

tape reader. Data tersebut kemudian diproses lebih lanjut dan akhirnya

menghasilkan informasi yang dikirimkan ke servo unit dan sequence control unit

pada control loop unit. Dalam sistem NC hard wire, unit pemroses data ini

merupakan rangkaian logika (logic circuits) hard wire. Dan fungsi-fungsi yang

dilakukan oleh unit pemroses data adalah :

1. Membaca data dalam bentuk kode melalui paper tape reader.

2. Melakukan pemeriksaan terhadap data tersebut melalui rangkaian parity

checking.

3. Menyediakan buffer untuk satu blok data, agar pergerakan aksis dari mesin

perkakasnya lebih continue. Bila tidak ada buffer, maka akses dari mesin

perkakas harus menunggu sesuai dengan waktu yang diperlukan pada saat

reading circuit dan parity checking circuit, ini dilakukan setiap kali akses dari

mesin perkakas yang telah selesai melaksanakan perintah pergerakan dari satu

blok data yang sebelumnya.

b) Control Loop Unit.

Adapun fungsi-fungsi dari CLU (Control Loop Unit) adalah :

1. Menyediakan rangkaian dari pengontrolan posisi dan kecepatan untuk setiap

akses pada mesin perkakasnya. Setiap akses dari mesin perkakas dilayani oleh

control loop. Servo unit untuk pengontrolan posisi dan kecepatan ini

merupakan bagian yang amat penting dalam CLU, sebab ketelitian dimensi

serta kualitas permukaan dari benda kerja akan sangat tergantung padanya.

2. Menyediakan rangkaian-rangkaian untuk proses deselerasi (perlambatan) dan

kompensasi terhadap back lash.

8

3. Melakukan pengontrolan dari urutan operasi fungsi-fungsi pembantu

(auxiliary function), yaitu spindle, cairan pendingin, penggantian pahat,

penggantian pelat dan sebagainya.

C. Mesin Perkakas

Komponen ketiga dari sistem mesin perkakas NC adalah mesin perkakas

atau mesin bubut itu sendiri. Mesin perkakas inilah yang terlihat secara fisik

melakukan proses pemotongan yang diinginkan. Bagian-bagian yang penting dari

mesin perkakas adalah meja, spindle, motor servo sebagai penggerak yang dapat

dikontrol, pahat potong, jig & fixture dan sebagainya.

2.3. Komputer Dalam Sistem NC/CNC

Perkembangan dari teknologi NC tidak terlepas dari kemajuan-kemajuan

yang telah dicapai dalam bidang komputer. Penggunaan dari komputer dalam unit

pengontrol NC telah menghasilkan perkembangan-perkembangan dalam teknologi

NC, fungsi dari NC tersebut dapat disimpan dalam bentuk program. selanjutnya,

dikenal beberapa macam unit pengontrol NC yang menggunakan komputer

sebagai pengontrol utamanya, yaitu :

- Direct Numerical Control (DNC)

- Computer Numerical Control (CNC)

Sebelum menginjak ke pembahasan dari DNC dan CNC, akan diuraikan

dahulu alasan-alasan mengapa terjadi perubahan dari NC ke CNC atau DNC, yang

telah menggunakan komputer sebagai unit pengontrol utamanya.

9

Dalam pengoperasian NC konvensional (hardwire), telah ditemukan

berbagai masalah sebagai berikut :

1) Mudah terjadinya kesalahan dalam pembuatan program part, yaitu berupa

kesalahan sintak atau kesalahan numerik. Biasanya kesalahan-kesalahan

tersebut dapat diperbaiki setelah mencoba program part tersebut dijalankan di

mesin perkakas NC selama 2 atau 3 kali jalan. Hal lain yang juga merupakan

masalah yaitu cara menentukan urutan (langkah-langkah) pemotongan yang

terbaik.

2) Tidak optimumnya penggunaan kecepatan potong dan kecepatan gerak makan.

Dalam mesin perkakas NC konvensional, tidaklah mungkin mengubah

kecepatan potong dan kecepatan makan ketika proses pemotongan sedang

berlangsung.

3) Punched tape, dalam mesin perkakas NC, pita berlubang digunakan berkali-

kali untuk setiap benda kerja yang dibuat. Kerusakan-kerusakan dari pita

berulang ini seringkali menimbulkan masalah.

4) Tape reader, pada bagian ini sudah dikenal oleh konsumen-konsumen mesin

perkakas NC konvensional bagian yang paling tidak reliable.

5) Dalam unit pengontrol NC, tidak akan dilakukan perubahan-perubahan yang

sifatnya pengembangan dari fungsi-fungsinya interpolasi dan sebagainya.

6) Management information. Dalam unit pengontrol NC tidak disediakan port

khusus yang bisa mengirim informasi-informasi management ke bagian-

bagian lain dari fasilitas produksi.

10

2.3.1. Direct Numerical Control (DNC)

DNC didefinisikan sebagai suatu manufacturing system, suatu komputer

(komputer besar) mengontrol secara langsung sejumlah mesin perkakas (dapat

mencapai 100 mesin perkakas). Tape reader tidak lagi diperlukan oleh sistem

DNC ini, yaitu bagian yang dianggap paling tidak reliable. Sebagai pengganti tape

reader, program part dikirimkan secara langsung dari memori komputer ke

mesin-mesin perkakas. Disamping itu, komputer juga mengumpulkan data dari

mesin perkakas untuk diolah guna keperluan-keperluan tertentu. Konsep ini

timbul karena harga dari komputer pada saat itu sangat tinggi, sehingga tidak

mungkin untuk menggunakan satu komputer guna mengontrol hanya satu mesin

perkakas.

Secara umum, ada 2 macam konfigurasi dari sistem DNC, yaitu :

a) Konfigurasi DNC dengan menggunakan satu komputer yang secara langsung

mengontrol sejumlah tertentu mesin-mesin perkakas, terlihat pada gambar 2.1.

b) Konfigurasi DNC dengan menggunakan satu komputer utama yang

dihubungkan ke mesin-mesin perkakas melalui satelit-satelit berupa komputer-

komputer mini, dapat dilihat pada gambar 2.2.

Keuntungan-keuntungan yang didapat diperoleh dengan menggunakan

konsep DNC adalah :

1) Tidak lagi diperlukannya punched tape dan tape reader

2) Kemampuan dalam menghitung dan fleksibilitas yang lebih besar

3) Dapat menyimpan program part dengan lebih mudah dalam suatu file dari

komputer.

4) Program part dapat disimpan dalam bentuk CLFILE (Cutter Location File)

11

5) Dapat membuat suatu laporan (report) mengenai performance dari shop

6) Memberikan suatu konsep nyata tentang bentuk dari pabrik dimasa mendatang

2.3.2. Computer Numerical Control (CNC)

CNC adalah sistem NC yang dilengkapi dengan dedicated mini/mikro

komputer dengan program-program yang tersimpan dalam memorinya, untuk

melaksanakan fungsi-fungsi utama dari NC.

Apabila dilihat dari bentuk luarnya, maka sistem CNC sangatlah serupa

dengan sistem NC. Program part mula-mula dibaca oleh sistem CNC melalui

Control computer

Bulk memory NC program Telecommunication

lines Machine

tools

Gambar 2.1. Konfigurasi sistem DNC dengan satu komputer pusat

Telecommunication lines

Machine t l

Satellit minicomputer

Memory buffer

Satellit minicomputer

Memory buffer

Satellit minicomputer

Memory buffer

Control computer

Bulk memory NC program

Gambar 2.2. Konfigurasi DNC dengan satu komputer pusat dan beberapa komputer mini sebagai satelitnya

12

tape reader, seperti halnya dalam sistem NC. Walaupun demikian, pembacaan

program part dari media pita berlubang hanyalah dilakukan sekali saja, dan

selanjutnya disimpan dalam memori komputer. Pada sistem NC, program part

tersebut dibaca setiap kali untuk setiap benda kerja, karena sistem NC tidak

memiliki memori. Dengan demikian, tape reader dalam sistem CNC hanya perlu

1 kali loading dari program part, dan setelah itu sistem mesin perkakas CNC

dapat menghasilkan benda kerja yang sama sebanyak-banyaknya selama sistem

CNC tidak dimatikan. Dibandingkan dengan sistem NC konvensional, maka

sistem CNC lebih fleksibel dan kemampuannya dalam operasi-operasi aritmetik

juga lebih besar. Fungsi-fungsi yang bersifat options dapat dimasukkan kedalam

sistem CNC hanya dengan cara pemprograman, karena itulah sistem CNC juga

dinamakan sebagai softWare NC system. Pada gambar 2.3 menunjukkan

konfigurasi umum dari sistem mesin perkakas CNC.

Fungsi-fungsi yang dapat dilakukan oleh CNC adalah sebagai berikut :

a) Pengendalian mesin perkakas

Fungsi utama dari sistem CNC adalah mengontrol mesin perkakas, yaitu

mengubah program part menjadi gerakan-gerakan aktual dari aksis-aksis

pergerakannya dan fungsi-fungsi pembantu yang diperlukan dalam proses

pemotongan.

Tape Reader for

initial progam

Minicomputer or microcomputer (software and

NC part program storage)

Computer hardware

interface and servo system

Gambar 2.3. Konfigurasi umum mesin perkakas

13

Ada 2 jenis sistem CNC, yaitu :

1) System reference pulses CNC)

Dalam system refenrence pulse CNC, komputer menghasilkan pulsa-

pulsa untuk dikirimkan ke digital control loop (position and velocity control unit)

untuk melaksanakan pergerakan aksis sesuai dengan perintah yang ada dalam

program part.

2) System sampled data CNC

Dalam sampled data CNC system, posisi control loop direalisasi di

komputer, kemudian komputer menghasilkan kesalahan posisi untuk diubah

menjadi sinyal analog yang selanjutnya dikirimkan ke velocity control unit.

b) Kompensasi dalam proses

Fungsi ini merupakan fungsi yang terdekat dengan machine control unit,

yang mencakup koreksi-koreksi yang harus dilakukan oleh mesin perkakas bila

terjadi penyimpangan-penyimpangan atau kesalahan-kesalahan selama proses

berlangsung.

Beberapa fungsi yang tergolong dalam in-proses compensation adalah :

1) Perhitungan kembali dari posisi-posisi aksis bila inspection probe digunakan

untuk menentukan suatu bidang referensi pada benda kerja.

2) Offset adjustment untuk radius pahat dan panjang pahat.

3) Adaptive control untuk mengontrol kecepatan pemotongan atau kecepatan

gerak makan.

14

c) Mengubah program dan operasi proses

Fleksibilitas dari sistem NC software ini adalah tersedianya fasilitas-

fasilitas yang memudahkan pemrograman maupun operasinya.

1) Membenahi program part pada mesin perkakas CNC, sehingga dapat

mengoreksi atau melakukan optimalisasi dari program part.

2) Graphic display dari lintasan pahat, untuk memeriksa program part.

3) Berbagai jenis interpolasi, seperti : lingkaran, parabola dan sebagainya.

4) Tersedianya kemungkinan untuk bekerja dalam unit metric atau inchi

5) Manual data input (MDI)

6) Local storage dari sejumlah program part, sesuai dengan kemampuan

memorinya.

d) Diagnosa

Mesin perkakas CNC merupakan sistem yang mahal dan kompleks.

Kompleksitas dari sistem ini dapat menimbulkan suatu resiko terjadinya

kerusakan dari salah satu komponennya, yang mengakibatkan sistem menjadi

down time. Dengan demikian diperlukan adanya teknisi dalam bidang perawatan

yang mempunyai skill tinggi, sehingga dapat menekan down time sekecil

mungkin.

Sistem-sistem CNC biasanya dilengkapi dengan fasilitas self diagnostics

yang dapat membantu teknisi perawatan memecahkan masalah-masalah yang

mungkin timbul dalam sistem mesin perkakas CNC Fasilitas self diagnostic ini

harus dapat melakukan beberapa fungsi sebagai berikut :

1) Diagnosa program harus mampu memberi tahu teknisi perawatan mengenai

bagian-bagian dari sistem CNC yang tidak berfungsi dengan baik.

15

2) Diagnosa program harus mampu memberi tahu sebab terjadinya kerusakan

3) Fungsi yang ketiga ini masih merupakan suatu kemungkinan, yaitu

disediakannya komponen-komponen ganda sebagai cadangan dalam rangkaian

kontrolnya, pada komponen-komponen ganda sebagai cadangan dalam

rangkaian kontrolnya, pada komponen-komponen yang dinilai paling tidak

reliable. Apabila terjadi kerusakan pada suatu komponen tersebut, maka CNC

akan memerintahkan untuk menggunakan komponen cadangan dan

melepaskan dari komponen yang rusak. Dengan demikian proses perbaikan

terjadi tanpa adanya waktu berhenti (down time)

2.4. Prinsip Kerja Mesin CNC Bubut

Mesin CNC bubut mempunyai gerakan dasar kearah melintang dan

horisontal dengan sistem koordinat sumbu X dan Z. Prinsip kerja mesin CNC

bubut ini adalah benda kerja yang terpasang pada chuck berputar, sedangkan pada

bagian pahat diam. Arah gerakan pada mesin bubut diberi lambang sebagai

berikut :

1. Sumbu X arah gerakan melintang tegak lurus terhadap sumbu putar.

2. Sumbu Z arah gerakan horisontal yang sejajar sumbu putar.

Untuk memperjelas fungsi-fungsinya dapat dilihat pada gambar 2.4.

Gambar 2.4. Sistem koordinat pada mesin bubut

16

Pada mesin perkakas dengan benda kerja berputar, seperti mesin bubut,

sumbu Z sejajar dengan spindle dan gerakan positif menggerakkan pahat

menjauhi gerakan benda kerja (gambar 2.4). Sedangkan sumbu X adalah searah

dengan arah gerakan pahat potong gerakan positif menggerakkan pahat potong

menjauhi benda kerja. Pada sumbu Y adalah sumbu kiri dalam sistem koordinat

Cartesian.

2.5. Definisi Pemrograman CNC

Pemrograman adalah menetapkan dalam kode dari posisi perkakas

terhadap benda kerja, dengan memperhitungkan aspek teknologi dari hasil

pengerjaan dan kemungkinan dari mesin perkakas dan benda kerja.

Dengan definisi tersebut, pemrograman CNC merupakan proses

menyusun informasi yang terdiri dari huruf dan angka, dalam fungsi mesin dan

gerakan perkakas agar proses pemesinan menghasilkan benda kerja yang

dikehendaki.

Informasi yang diberikan kepada mesin meliputi informasi berupa

dimensi benda kerja dan program G-codes yang digunakan untuk merealisasikan

bentuk benda kerja yang diinginkan.

2.5.1. Metoda Pemrograman

Di dalam program CNC harus dinyatakan jalannya pahat potong dalam

setiap blok. Pada dasarnya ada dua metoda untuk menyatakan jalannya gerakan

pahat potong, yaitu :

17

A. Pemrograman harga absolut.

Pada pemrograman harga absolut, titik-titik posisi yang harus dicapai

oleh pahat potong selalu dinyatakan atau diukur berdasarkan titik nol dari sistem

koordinat mesin perkakas yang bersangkutan (titik nol dijadikan referensi), untuk

lebih jelasnya, dapat dilihat contoh pada gambar 2.5.

B. Pemrograman harga inkremental.

Pada pemrograman harga inkremental, titik-titik posisi yang harus

dicapai oleh pahat potong selalu didasarkan atau diukur dari titik posisi

sebelumnya, lihat contoh pada gambar 2,5.

Absolut : A(1,2) B(9,6)

Inkremental : A(1,2) B(8,4)

2.5.2. Titik Nol dan Titik Referensi

Dalam pembuatan program CNC operator harus menentukan posisi pahat

potong relatif terhadap titik nol (zero point) dari sistem koordinat mesin perkakas

A

B

10

1

8

7

6

5

4

2

0

8

6

5

4

3

2

1

9

7

11

x

Gambar 2.5. Contoh metode pemrograman absolut dan inkremental

18

yang bersangkutan. Pada mesin perkakas NC/CNC mempunyai dua metoda untuk

menspesifikasikan titik nol tersebut.

Kemungkinan pertama adalah untuk mesin perkakas yang telah

mempunyai titik nol, dalam hal ini titik nol selalu dilokasikan pada posisi yang

sama dari meja kerja mesin. Sebagai contoh pada mesin freis titik nol adalah

pojok kiri bawah dari meja kerja, dan posisi pahat ditentukan koordinat X positif

dan Y positif. Penetapan titik nol ini disebut fixed zero.

Yang kedua dan pada umumnya ditampilkan pada mesin perkakas CNC

mutakhir, penetapan titik nol tergantung keinginan operator dalam berbagai posisi

pada meja kerja mesin, disebut juga dengan floating point.

Selain titik nol, mesin perkakas CNC mempunyai sejumlah titik-titik

referensi yang akan mendukung di dalam operasi proses maupun dalam

pemrograman. Gambar di bawah ini menunjukkan titik-titik tersebut dalam mesin

perkakas CNC Turning.

Gambar 2.6. Titik nol dan titik referensi pada mesin CNC Turning

M W

E =N

R

19

Jenis dari titik referensi itu adalah sebagai berikut :

A. Titik Nol Mesin (M)

Titik nol ini dispesifikasikan oleh pabrik pembuat mesin CNC. Titik ini

adalah titik nol dari sistem koordinat mesin yang merupakan starting point dari

semua sistem koordinat lainnya (bila titik nol digeser) serta titik referensi di dalam

mesin perkakas.

B. Titik Nol Benda Kerja (W)

Titik ini merupakan titik nol dari sistem koordinat benda kerja dalam

hubungannya dengan titik nol dari mesin (M). Titik ini dapat dipilih bebas oleh

operator dengan metode penggeseran titik nol, namun disarankan

mempertimbangkan dari pemberian ukuran dimensi dari benda kerja.

C. Titik Referensi Setting Pahat Potong (E/N)

Titik ini dilokasikan pada titik tertentu pada pemegang pahat. Titik ini

digunakan sebagai referensi pengukuran pahat yang datanya dimasukkan pada

memori data pahat potong pada sistem kontrol, misal panjang pahat sebagai

koordinat Z atau L dan offset pahat koordinat X atau radius pahat sebagai R.

Gambar 2.7. Titik referensi setting untuk pahat bubut

20

D. Titik Referensi R

Titik referensi ini dimaksudkan untuk mengkalibrasi dan mengontrol

sistem pengukuran dari jalannya peluncur dan pahat. Setelah menghidupkan

mesin, titik referensi R harus dicapai. Posisi referensi R berbeda pada setiap mesin

dan ditetapkan masing-masing oleh pabrik pembuat.

2.5.3. Penggeseran Titik Nol

Titik nol dari suatu sistem koordinat mesin (titik M) dapat dipindahkan

sesuai keinginan operator ke titik nol benda kerja (titik W), oleh karena itu harus

memberikan perintah melalui fungsi perintah tertentu yang telah ditetapkan untuk

maksud penggeseran titik nol pada program CNC, dan memasukkan data

penggeseran kedalam memori tabel PSO (position shift offset) pada sistem

kontrol. Fungsi-fungsi pada bahasa program CNC itu antara lain, G54, G55 bila

penggeseran selalu dari titik nol dan G57, G58, G59 bila penggeseran tidak dari

titik nol (M).

2.5.4. Pengukuran dan Pemrograman Pahat Potong

Setiap pahat potong yang terpasang pada turret mesin perkakas CNC

baik pahat bubut maupun freis mempunyai panjang yang berbeda-beda. Oleh

karena itu diperlukan pengukuran perbedaan panjang dari setiap pahat potong

tersebut terhadap satu pahat potong yang dianggap referensi. Selanjutnya data

hasil pengukuran tersebut dimasukkan kedalam memori tabel pahat potong pada

sistem kontrol.

21

Adapun kemungkinan untuk mendapatkan data alat potong itu, adalah :

1. Menyentuhkan puncak mata alat potong ke ujung muka benda kerja.

2. Menggunakan peralatan optik

2.5.5. Bahasa Mesin CNC

Bentuk kode gerakan CNC adalah sejumlah aturan dan kolom. Jumlah

kolom ditentukan oleh sejumlah fungsi. Banyaknya aturan ditentukan oleh

banyaknya pengerjaan. Beberapa istilah yang perlu dijelaskan pada pemrograman

CNC antara lain :

Tabel 2.1. Part programming NC/CNC

Istilah Penjelasan

Isi Kombinasi huruf, angka, tanda

Alamat (address) Sebuah huruf yang berhubungan dengan arti yang tertentu

Kata (word) Sebuah huruf dan beberapa angka (alamat dan bilangan)

Aturan (block) Kumpulan kata dan berisi informasi untuk melaksanakan sebuah pengerjaan.

Contoh:

G 01 X35 Z12.0 F100 M02 M08

Gambar 2.8.Format penulisan part programming NC/CNC

N 0010

kata

isi

alamat Fungsi

Informasi Informasi penghubung

Informasi geometri Nomor

22

A. Nomor

Nomor blok dipakai untuk melokalisir blok-blok penulisan program

sehingga memudahkan koreksi atau penambahan bila diperlukan.

B. G (Go) : Fungsi yang diperintahkan

Fungsi G bertujuan agar mesin memerintahkan mesin untuk

melaksanakan gerakan tertentu. Di sini dibedakan antara fungsi fungsi persiapan

gerakan misalnya G00, G01 G02 dan G03 dengan fungsi fungsi persiapan setting

pendahuluan misalnya G54 dan G55. Fungsi ini sangat vital dalam pemrograman

benda kerja karena berisi perintah kendali gerakan mesin dan program.

C. Alamat

Alamat-Alamat ini berisi informasi arah gerak. Alamat adalah

parameter yang diperlukan untuk mendukung beberapa fungsi kendali proses

menuju ke bentuk yang diinginkan. Alamat X dan Z mengisyaratkan titik tujuan

dalam koordinat yang akan dituju untuk pergerakan pahat. Hal ini dapat sebagai

pergerakan incremental maupun absolute tergantung dari pada setting awalannya.

Selain X dan Z juga ada address lain, yaitu (alamat U W, alamat I K, alamat S,

alamat T, alamat L, alamat R, alamat F).

D. Pemakanan (F)

Pemakanan di sini adalah penentu kecepatan gerak (gerakan saat

memakan benda kerja) pada saat proses. Dalam proses turning satuan yang

dipergunakan adalah jarak yang ditempuh pahat potong tiap satuan waktu atau

putaran.

23

E. Jumlah Putaran Spindel (S)

Jumlah putaran spindel memberi informasi tentang jumlah putaran

spindel setiap menit atau putaran per menit.

F. Fungsi Bantu (M)

Fungsi bantu ini berfungsi sebagai pemberi informasi, saklar pendingin,

penutup program, putaran sumbu utama.

G. Parameter P dan D

Jenis pelaksanaan khusus dalam siklus, sebagai contoh digunakan pada

siklus pembubutan memanjang (G 84), diperintahkan parameter P dan D.

H. Tool (T)

Instruksi ini berisi alamat pahat dan berisi informasi geometrinya.

2.6. Informasi Geometri dan Teknologi

Informasi geometri adalah informasi yang berisi tentang dimensi benda

kerja sebelum dan sesudah terjadi suatu pemotongan. Dengan mengetahui

perbedaan dimensi antara sebelum dan sesudah terjadi suatu pemotongan, maka

dapat ditentukan titik awal dan titik tujuan gerakan perkakas. Selama Proses

berjalan pahat bergerak dari satu koordinat ke koordinat yang lain dengan melalui

lintasan tertentu. Lintasan tersebut tak lain adalah kumpulan koordinat yang telah

diperhitungkan secara matematis oleh komputer dengan mengikuti aturan yang

sesuai dengan jenis gerakan yang dilakukan. Adapun lintasan tersebut adalah

linier dan circular.

24

Informasi teknologi adalah informasi yang berisi tentang cara

merealisasikan bentuk dan ukuran produk, seperti metode pemasangan dan

metode pembuatan benda kerja, cara pengerjaan, urutan pengerjaan, kondisi

pemakanan, kecepatan potong, material benda kerja, material perkakas, toleransi

dan kualitas permukaan. Dengan demikian, seorang programmer harus

mempunyai pengetahuan yang mendasar tentang gambar kerja, urutan pengerjaan,

pengertian teknologi berbagai parameter produksi dengan menggunakan CNC,

dan teknik pemasangan benda kerja dan pahat. Informasi teknologi seperti yang

tersebut di atas sangat vital pengaruhnya terhadap perencanaan produk serta

proses pemesinan CNC yang akan dilakukan.

2.7. Program CNC

2.7.1. Struktur Program

Dalam pemrograman CNC dikenal tiga jenis program, yaitu :

A. Program Utama

Adalah program yang berisi perintah-perintah proses pemesinan benda

kerja mulai dari awal sampai dengan selesai, yang meliputi penggeseran titik nol,

pemanggilan pahat potong, penetapan status mula, perintah gerakan cepat,

berbagai perintah gerakan pemotongan, pemanggilan sub-program, cairan

pendingin on-off, program berhenti sementara atau berakhir dan sebagainya.

Struktur program utama :

- Nomor program (versi EMCO : O0000 s/d O0079 dan O0256 s/d O6999)

- Isi program

- Akhir program (M 30)

25

B. Sub-Program

Adalah bagian program yang dibuat tersendiri (diluar program utama)

jika ada bagian proses pemesinan pada benda kerja yang mempunyai bentuk

identik, sehingga dapat dipanggil masuk ke program utama pada saat diperlukan

dan dapat secara berulang.

Struktur sub-Program :

- Nomor program (versi EMCO O0080 s/d O0255).

- Isi program

- Akhir program (M 17 merupakan fungsi pengaktifan sub-program).

C. Program poligon

Adalah sebuah program untuk membuat gambar benda kerja dan sistem

pencekamannya pada layar monitor mesin CNC. Program poligon dimaksudkan

untuk melakukan simulasi proses pemesinan terhadap benda kerja dari program

CNC (program utama maupun sub-program) yang telah dibuat.

2.7.2. Instruksi Pemrograman

Pada sebuah instruksi pemrograman terdiri atas kolom dan blok, kolom

ditentukan oleh jumlah fungsi dan variabel yang dituliskan dalam satu blok

ditentukan oleh banyaknya pengerjaan. Pembacaan data G-codes dilakukan per

blok dan tiap blok mengandung alamat yang masing-masing punya harga sendiri.

26

Berikut ini adalah fungsi dari G-codes :

Sedangkan untuk fungsi M-codes pada perangkat lunak simulasi ini, adalah :

Tabel 2.3. Fungsi M-codes

Fungsi Keterangan M 03 Putaran sumbu utama searah jarum jam M 05 Putaran sumbu utama berhenti M 00 Berhenti terprogram M 17 Sub Program habis M 30 Program berakhir dan kembali ke awal program M 08 Pendingin hidup M 09 Pendingin mati

Fungsi Keterangan G 00 Gerakan cepat G 01 Interpolasi linear G 02 Interpolasi melingkar searah jarum jam G 03 Interpolasi melingkar berlawanan arah jarum jam G 84 Siklus pembubutan memanjang dan melintang

G 96 Data kecepatan asutan, dalam mm/menit [ n = 1000 x V ] (konstan) π x D

G 97 Pemrograman langsung jumlah put. spindel [ V = π x D x n ] (konstan) 1000

G 94 Penentuan asutan, dalam mm/putaran (feeding) G 95 Penentuan asutan, dalam µm/putaran (feeding) G 53 Pembatalan G 54 dan G 55 G 54 Penggeseran titik nol dari titik M G 55 Penggeseran titik nol dari titik M G 92 Penggeseran khusus bukan dari titik nol G 56 Pembatalan G 57, G 58, dan G 59 G 57 Penggeseran titik nol bukan dari titik M G 58 Penggeseran titik nol bukan dari titik M

G 59 Penggeseran titik nol bukan dari titik M dan pengaktifan kembali G 92

G 25 Pemanggilan Sub-Program

G 40 Pembatalan Penggeseran jalannya alat potong (pembatalan G41 dan G42)

G 41 Koreksi jalannya pahat sebelah kiri G 42 Koreksi jalannya alat potong sebelah kanan

Tabel 2.2. Fungsi G-codes

27

X

a

b

Z

P2

α P1 P3

r

2.7.3. Perhitungan Koordinat

Selama Proses berjalan pahat bergerak dari satu koordinat ke koordinat

yang lain dengan melalui lintasan tertentu. Lintasan adalah kumpulan koordinat

yang telah diperhitungkan secara matematis oleh komputer dengan mengikuti

aturan yang sesuai dengan jenis gerakan yang dilakukan. Lintasan tersebut terdiri

dari lintasan linier dan circular.

A. Interpolasi Linier

Gambar 2.9. Interpolasi linier

Dari gambar 2.9, dapat dicari koordinat–koordinat yang dilalui oleh pahat

dari titik P1 ke titik P2 adalah (Anton, H: Dasar-dasar Aljabar Linear : 2000: 307)

sin (α ) = rb dimana b = r . sin (α ) .......................................(2-1)

cos (α ) = ra dimana a = r . cos (α ) .....................................(2-2)

sehingga : r = 22

ba + ............................................................................(2-3)

28

Z2 Z1

X1

X2

B. Interpolasi Circular

Gambar 2.10. Interpolasi linier

Dari gambar di atas dapat dianalisa gerakan circular, dengan terlebih

dahulu mentranslasikan setiap koordinat tersebut ke (0,0) dalam koordinat

bayangan, seperti pada gambar dibawah ini :

Gambar 2.11. Translasi koordinat

Jadi koordinat–koordinat yang ditranslasikan dapat dianalisa sebagai

berikut :

P*1 = [( Z1 – Zc ) , ( X1 – Xc )] ...........................................................................(2-4)

P*2 = [( Z2 – Zc ) , ( X2 – Xc )] ..........................................................................(2-5)

P*1

Pc

P*2

Z

X

i r

k

θ1 θ2

i

j r

Pc

X

P1

Y

0

P2

X

Z 0

Xc

Zc

29

ki = tg θ1

tg θ1 =( )( )c

c

ZZXX

−−

1

1

sehingga θ1 = arctan ( )( )c

c

ZZXX

−−

1

1 ...............................................................(2-6)

ki = tg θ2

tg θ2 =( )( )c

c

ZZXX

−−

2

2

sehingga θ2 = arctan ( )( )c

c

ZZXX

−−

2

2 ..............................................................(2-7)

Jadi

r = 21

21 ) Xc - X ( ) Zc- Z( + .......................................................................(2-10)

Jadi koordinat–koordinat yang dilalui oleh pahat :

Z = Zc + r cos θ ................................................................................................(2-8)

X = Xc + r sin θ ...............................................................................................(2-9)

:2.7.4. Koordinat Kompensasi

Pada proses pengerjaan benda kerja seorang programmer akan merasa

kesulitan bila harus memikirkan letak koordinat pahat terhadap benda kerja.

Adapun kemungkinan yang bisa terjadi adalah kesalahan menjadi lebih besar,

program menjadi kurang efektif. Karena pemakanan oleh pahat secara aktual tidak

sesuai dengan yang diinginkan. Oleh karena itu untuk memperhitungkan letak

koordinat pahat dialihkan ke sistem kontrol mesin, sehingga programmer cukup

30

menuliskan koordinat benda kerjanya saja. Pergeseran koordinat akibat adanya

diameter (radius) pahat, inilah disebut dengan kompensasi.

Ada dua jenis kompensasi yang dipergunakan pada proses, yaitu

kompensasi kiri dan kompensasi kanan. Kompensasi kiri adalah pergeseran

koordinat benda kerja ke sebelah kiri relatif terhadap gerakan pahat sejauh radius

pahat yang dipergunakan. Sedangkan kompensasi kanan adalah pergeseran

koordinat benda kerja ke sebelah kanan relatif terhadap arah gerakan radius yang

dipergunakan. Dibawah ini akan digambarkan perbedaan dari kompensasi kanan

dan kompensasi kiri.

Gambar 2.12. Kompensasi kiri dan kompensasi kanan

Saat proses pemotongan berlangsung, koordinat awal dan akhir titik

pusat pahat tidak dapat ditentukan dengan menggeser koordinat program sejauh

jari-jari pahat begitu saja, tetapi masih diperhitungkan koordinat gerakan pahat

berikutnya. Hal ini dilakukan untuk menghindari kerusakan geometri benda kerja,

dan untuk memperoleh gerakan pahat yang lebih efisien.

Dalam proses kompensasi ini ada beberapa pasangan gerakan yang harus

diperhitungkan, yaitu :

1. Pasangan gerak linier dengan gerakan linier.

2. Pasangan gerakan linier dan circular.

3. Pasangan gerak circular dengan circular.

31

Gambar 2.13. Perbedaan kontur

Untuk pemanggilan program pada mesin CNC ada dua prosedur, selain

memasukkan perintah kompensasi (G 42, G 41) juga harus dimasukkan informasi

pahat pada data tool yaitu r (nose radius) dan L (posisi radius pahat). Prosedur ini

harus dilakukan agar perintah kompensasi dapat berjalan dengan baik. Pada

gambar 2.12 ditunjukkan perbedaan kontur yang terbentuk pada proses dengan

menggunakan perintah kompensasi dan tidak ada perintah, akan terlihat perbedaan

pembacaan pada sistem kontrol tentang titik nol radius pahatnya,

2.8. C++ Builder

C++ Builder merupakan alat bantu pemrograman dalam lingkungan

visual untuk RAD (Rapid Aplication Development). Dengan menggunakan C++

Builder dapat dibuatkan suatu aplikasi windows dengan lebih efisien dan

Dengan kompensasi radius Tanpa kompensasi radius

32

meminimalisasi penulisan kode program, juga memberikan sebuah library

component yang komprehensif, dan disertai sederetan tool-tool RAD yng meliputi

aplikasi, template form, dan wizard pemrograman.

C++ Builder salah satu produk dari Borland yang menganut Object

Oriented Programming (Pemrograman Berorientasi Object). Program ini

dekembangkan karena semakin banyaknya perangkat lunak berbasis windows dan

Linux yang dikembangkan dengan bahasa C dan C++, sehingga software yang

dihasilkan lebih efisien serta menigkatkan performance dan functionality.

Ketika kita membuka C++ Builder, kita akan ditempatkan pada

lingkungan pemrograman visual, dalam lingkungan ini C++ Builder memberikan

semua tool-tool yang diperlukan untuk merancang, menguji, dan debug program.

Lingkungan pengembangan C++ Builder mempunyai beberapa bagian fleksibel

yang dapat dipindahkan dimanapun pada layar. Lingkungan pengembangan C++

Builder terdiri dari menu utama, toolbar, dan component pallet. Bagian lain yang

disertakan dan secara otomatis akan ditampilkan saat C++ Builder start adalah

object inspector, code editor, dan sebuah form. Dari Uraian diatas dapat diketahui

gambaran tentang pemrograman dengan bahasa Delphi yang akan digunakan

sebagai bahasa pemrograman simulasi mesin perkakas CNC EMCO TURN 242.